JPH05121825A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JPH05121825A JPH05121825A JP27738291A JP27738291A JPH05121825A JP H05121825 A JPH05121825 A JP H05121825A JP 27738291 A JP27738291 A JP 27738291A JP 27738291 A JP27738291 A JP 27738291A JP H05121825 A JPH05121825 A JP H05121825A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、光・光スイッチ、光双安定装置等
の光半導体装置に関し、非線型光学効果を生じない第３
層の量子井戸での光の吸収を抑え、また、光の定在波の
位置を変動することによって光の変調強度を増大するこ
とを目的とする。 【構成】 第１の禁制帯幅をもち励起子が存在する厚さ
の第１層１１を、第１層の伝導帯の底よりもエネルギー
的に高い伝導帯の底をもち電子がトンネルする厚さの第
２層１２によって挟み、その外側の少なくとも一方に、
第２層の伝導帯の底よりもエネルギー的に低い伝導帯の
底をもち、伝導帯中の電子の最低のエネルギー準位が、
第１層に形成される電子の最低の量子準位よりエネルギ
ー的に低い第３層１３が設けられた可飽和光吸収層と、
光を発生する活性層がファブリペロー共振器内に形成さ
れ、活性層から発生する光がこのファブリペロー共振器
内で共振するときに、光の定在波の節が第３層に位置す
るように構成した。
の光半導体装置に関し、非線型光学効果を生じない第３
層の量子井戸での光の吸収を抑え、また、光の定在波の
位置を変動することによって光の変調強度を増大するこ
とを目的とする。 【構成】 第１の禁制帯幅をもち励起子が存在する厚さ
の第１層１１を、第１層の伝導帯の底よりもエネルギー
的に高い伝導帯の底をもち電子がトンネルする厚さの第
２層１２によって挟み、その外側の少なくとも一方に、
第２層の伝導帯の底よりもエネルギー的に低い伝導帯の
底をもち、伝導帯中の電子の最低のエネルギー準位が、
第１層に形成される電子の最低の量子準位よりエネルギ
ー的に低い第３層１３が設けられた可飽和光吸収層と、
光を発生する活性層がファブリペロー共振器内に形成さ
れ、活性層から発生する光がこのファブリペロー共振器
内で共振するときに、光の定在波の節が第３層に位置す
るように構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光・光スイッチ、光双
安定装置、光・光メモリー等の光半導体装置に関する。
近年、超高速領域、例えば、ピコ秒領域（１０-9秒〜１
０-12 秒）から、サブピコ秒領域（＜１０-12 秒）で動
作する上記の光半導体装置の実現が要求されている。
安定装置、光・光メモリー等の光半導体装置に関する。
近年、超高速領域、例えば、ピコ秒領域（１０-9秒〜１
０-12 秒）から、サブピコ秒領域（＜１０-12 秒）で動
作する上記の光半導体装置の実現が要求されている。
【０００２】
【従来の技術】従来から、光のオン・オフ動作を超高速
で行うために、ＴＢＱ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｂｉ−Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造を有する光半導体装置が
提案されている（例えば、特開平２−２１０３３２号公
報参照）。
で行うために、ＴＢＱ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｂｉ−Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造を有する光半導体装置が
提案されている（例えば、特開平２−２１０３３２号公
報参照）。
【０００３】このＴＢＱ構造は、第１の禁制帯幅を有
し、励起子の存在が可能な第１の厚さを有する第１の物
質の第１層と、第１の禁制帯幅より大きい第２の禁制帯
幅を有し、電子がトンネルできる第２の厚さを有する第
２の物質の第２層と、第２の禁制帯幅より小さい第３の
禁制帯幅を有し、第１層から第２層にトンネルした電子
が存在する第３の厚さを有する第３の物質の第３層とが
積層された積層体により構成されている。
し、励起子の存在が可能な第１の厚さを有する第１の物
質の第１層と、第１の禁制帯幅より大きい第２の禁制帯
幅を有し、電子がトンネルできる第２の厚さを有する第
２の物質の第２層と、第２の禁制帯幅より小さい第３の
禁制帯幅を有し、第１層から第２層にトンネルした電子
が存在する第３の厚さを有する第３の物質の第３層とが
積層された積層体により構成されている。
【０００４】そしてこの装置に、第１層からなる量子井
戸の準位に共鳴する波長の励起光を照射すると、第１層
の量子井戸に励起子が生成され、この励起子準位近傍の
波長域での吸収率や屈折率を大きく変動させる。
戸の準位に共鳴する波長の励起光を照射すると、第１層
の量子井戸に励起子が生成され、この励起子準位近傍の
波長域での吸収率や屈折率を大きく変動させる。
【０００５】励起光の照射を停止すると、光励起された
自由電子やイオン化した励起子を構成していた電子がト
ンネル現象により第２層を通過して第３層の幅が広い量
子井戸に抜け出し、吸収率や屈折率が元の値に近づく。
この吸収率や屈折率の復帰時間は電子のトンネル時間で
決まるため、第１層の厚さを変えることにより数１０ｐ
ｓから１ｐｓ以下まで自由に制御できるというきわめて
優れた特性をもっている。この特性を利用すると、従来
知られていた光半導体装置に比べて極めて高速で光をオ
ン・オフすることができる。
自由電子やイオン化した励起子を構成していた電子がト
ンネル現象により第２層を通過して第３層の幅が広い量
子井戸に抜け出し、吸収率や屈折率が元の値に近づく。
この吸収率や屈折率の復帰時間は電子のトンネル時間で
決まるため、第１層の厚さを変えることにより数１０ｐ
ｓから１ｐｓ以下まで自由に制御できるというきわめて
優れた特性をもっている。この特性を利用すると、従来
知られていた光半導体装置に比べて極めて高速で光をオ
ン・オフすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のＴＢＱ
構造では、非線型光学効果を生じない第３層の量子井戸
での光の吸収があるため効率がよくないという欠点があ
る。本発明は、非線型光学効果を生じない第３層での光
の吸収を抑え、光の定在波の位置を変動させることによ
って光の変調強度を増大し、また、共振時の光の定在波
の腹を活性層に位置させることによって発光しきい値を
低減し、発光効率を向上することを目的とする。
構造では、非線型光学効果を生じない第３層の量子井戸
での光の吸収があるため効率がよくないという欠点があ
る。本発明は、非線型光学効果を生じない第３層での光
の吸収を抑え、光の定在波の位置を変動させることによ
って光の変調強度を増大し、また、共振時の光の定在波
の腹を活性層に位置させることによって発光しきい値を
低減し、発光効率を向上することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる光半導体
装置においては、第１の禁制帯幅を有し励起子が存在し
うる厚さを有する第１の物質の第１層と、第１の物質の
伝導帯の底よりもエネルギー的に高い伝導帯の底をもち
電子がトンネルできる厚さを有する第２の物質の第２層
と、第２の物質の伝導帯の底よりもエネルギー的に低い
伝導帯の底をもつ第３の物質の第３層を含み、両側面に
第２層が配設された第１層の伝導帯中に電子の量子井戸
が形成されてなり、該量子井戸の外側の少なくとも一方
に、伝導帯中の電子の最低のエネルギー準位が、第１層
に形成される電子の最低の量子準位よりエネルギー的に
低い第３層が配設された積層体からなる可飽和光吸収層
と光を発生する活性層がファブリペロー共振器内に形成
され、該活性層から発生する光が該ファブリペロー共振
器内で共振するときに、光の定在波の節が該可飽和吸収
層の第３層に位置する構成を採用した。
装置においては、第１の禁制帯幅を有し励起子が存在し
うる厚さを有する第１の物質の第１層と、第１の物質の
伝導帯の底よりもエネルギー的に高い伝導帯の底をもち
電子がトンネルできる厚さを有する第２の物質の第２層
と、第２の物質の伝導帯の底よりもエネルギー的に低い
伝導帯の底をもつ第３の物質の第３層を含み、両側面に
第２層が配設された第１層の伝導帯中に電子の量子井戸
が形成されてなり、該量子井戸の外側の少なくとも一方
に、伝導帯中の電子の最低のエネルギー準位が、第１層
に形成される電子の最低の量子準位よりエネルギー的に
低い第３層が配設された積層体からなる可飽和光吸収層
と光を発生する活性層がファブリペロー共振器内に形成
され、該活性層から発生する光が該ファブリペロー共振
器内で共振するときに、光の定在波の節が該可飽和吸収
層の第３層に位置する構成を採用した。
【０００８】また、上記の場合、量子井戸の外側の少な
くとも一方に配置する第３層として、バンドギャップが
第１層のバンドギャップより大きい半導体材料を用いた
構成を採用した。また、活性層から発生する光がファブ
リペロー共振器内で共振を起こしたときに光の定在波の
腹を可飽和吸収層の第３層の位置にずらすようにし、あ
るいは、光の定在波の腹が活性層に位置する構成を採用
した。
くとも一方に配置する第３層として、バンドギャップが
第１層のバンドギャップより大きい半導体材料を用いた
構成を採用した。また、活性層から発生する光がファブ
リペロー共振器内で共振を起こしたときに光の定在波の
腹を可飽和吸収層の第３層の位置にずらすようにし、あ
るいは、光の定在波の腹が活性層に位置する構成を採用
した。
【０００９】
【作用】本発明のように、活性層から発生する光がファ
ブリペロー共振器内で共振するときに、光の定在波の節
を可飽和吸収層の第３層に位置させると、光強度が弱い
節の部分が第３層によって吸収されても吸収量の絶対値
が小さいため光損失が低減され、また、この第３層とし
て、バンドギャップが第１層のバンドギャップより大き
い半導体材料を用いると、この層内で励起光が吸収され
ないから効率が向上する。
ブリペロー共振器内で共振するときに、光の定在波の節
を可飽和吸収層の第３層に位置させると、光強度が弱い
節の部分が第３層によって吸収されても吸収量の絶対値
が小さいため光損失が低減され、また、この第３層とし
て、バンドギャップが第１層のバンドギャップより大き
い半導体材料を用いると、この層内で励起光が吸収され
ないから効率が向上する。
【００１０】また、第３層として、バンドギャップが第
１層のバンドギャップより大きい半導体材料を用いた場
合、活性層から発生する光がファブリペロー共振器内で
共振を起こしたときに光の定在波の腹を光吸収がある層
から光吸収がない可飽和吸収層の第３層の位置にずらす
ようにすると相乗的に変調強度を増大することができ、
あるいは、光の定在波の腹を活性層に位置させると発光
しきい値を低下し効率を向上することができる。
１層のバンドギャップより大きい半導体材料を用いた場
合、活性層から発生する光がファブリペロー共振器内で
共振を起こしたときに光の定在波の腹を光吸収がある層
から光吸収がない可飽和吸収層の第３層の位置にずらす
ようにすると相乗的に変調強度を増大することができ、
あるいは、光の定在波の腹を活性層に位置させると発光
しきい値を低下し効率を向上することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）図１は、本発明の第１実施例の光半導体
装置の構成説明図である。この図において、１は可飽和
吸収層、２はｐ型電極コンタクト層、３は活性層、４は
ｎ型電極コンタクト層、５、６は反射鏡、７はｐ型電
極、８はｎ型電極、９は光の定在波である。
装置の構成説明図である。この図において、１は可飽和
吸収層、２はｐ型電極コンタクト層、３は活性層、４は
ｎ型電極コンタクト層、５、６は反射鏡、７はｐ型電
極、８はｎ型電極、９は光の定在波である。
【００１２】この実施例においては、ＴＢＱからなる可
飽和吸収層１、ＡｌＧａＡｓからなるｐ型電極コンタク
ト層２、ｐ型ＧａＡｓからなる活性層３およびＡｌＧａ
Ａｓからなるｎ型電極コンタクト層４を積層し、この積
層構造の両側面にＳｉＯ2 やＴｉＯ2 などの誘電体膜を
１／４波長の厚さで交互に積層した誘電体多層膜を用い
て反射鏡５、６を形成することによってファブリペロー
共振器を形成し、Ａｕ／Ｃｒからなるｐ型電極７とＡｕ
／Ｓｎからなるｎ型電極８から電流を供給することによ
って活性層３から光を発生させ、可飽和吸収層１に動作
光を照射して可飽和吸収層１の屈折率を変化させ、光の
定在波９の位置をずらすことによって発光強度を変調す
ることができる面発光型半導体レーザ装置を構成してい
る。
飽和吸収層１、ＡｌＧａＡｓからなるｐ型電極コンタク
ト層２、ｐ型ＧａＡｓからなる活性層３およびＡｌＧａ
Ａｓからなるｎ型電極コンタクト層４を積層し、この積
層構造の両側面にＳｉＯ2 やＴｉＯ2 などの誘電体膜を
１／４波長の厚さで交互に積層した誘電体多層膜を用い
て反射鏡５、６を形成することによってファブリペロー
共振器を形成し、Ａｕ／Ｃｒからなるｐ型電極７とＡｕ
／Ｓｎからなるｎ型電極８から電流を供給することによ
って活性層３から光を発生させ、可飽和吸収層１に動作
光を照射して可飽和吸収層１の屈折率を変化させ、光の
定在波９の位置をずらすことによって発光強度を変調す
ることができる面発光型半導体レーザ装置を構成してい
る。
【００１３】図２（Ａ）、（Ｂ）は、第１実施例の可飽
和吸収層の構成説明図である。この図（Ａ）は構成を、
（Ｂ）はエネルギーバンドを示している。この図におい
て、１１は第１層、１２は第２層、１３は第３層、１４
は光の定在波である。
和吸収層の構成説明図である。この図（Ａ）は構成を、
（Ｂ）はエネルギーバンドを示している。この図におい
て、１１は第１層、１２は第２層、１３は第３層、１４
は光の定在波である。
【００１４】この可飽和吸収層はＴＢＱによって構成さ
れ、その基本構造は、第１の禁制帯幅を有し、励起子の
存在が可能な第１の厚さ（４．０ｎｍ）を有するＧａＡ
ｓからなる第１の物質層の第１層１１と、第１の禁制帯
幅より大きい第２の禁制帯幅を有し、電子のトンネリン
グが可能な第２の厚さ（４．０ｎｍ）を有するＡｌＧａ
Ａｓからなる第２の物質の第２層１２と、第２の禁制帯
幅より小さい第３の禁制帯幅を有し、第１層から第２層
をトンネリングした電子が存在する第３の厚さ（９．０
ｎｍ）を有するＧａＡｓからなる第１の物質の第３層１
３とが積層された積層体であり、第２層で挟まれた第１
層が幅の狭い量子井戸を構成し、第３層が幅の広い量子
井戸を構成している。
れ、その基本構造は、第１の禁制帯幅を有し、励起子の
存在が可能な第１の厚さ（４．０ｎｍ）を有するＧａＡ
ｓからなる第１の物質層の第１層１１と、第１の禁制帯
幅より大きい第２の禁制帯幅を有し、電子のトンネリン
グが可能な第２の厚さ（４．０ｎｍ）を有するＡｌＧａ
Ａｓからなる第２の物質の第２層１２と、第２の禁制帯
幅より小さい第３の禁制帯幅を有し、第１層から第２層
をトンネリングした電子が存在する第３の厚さ（９．０
ｎｍ）を有するＧａＡｓからなる第１の物質の第３層１
３とが積層された積層体であり、第２層で挟まれた第１
層が幅の狭い量子井戸を構成し、第３層が幅の広い量子
井戸を構成している。
【００１５】実施にあたっては、この構造を１周期だ
け、あるいは、複数周期繰り返し構造として用いること
もでき、あるいは、面発光レーザの共振器として用いら
れる通常の量子井戸構造と混在した形で用いることもで
きる。本実施例で重要なことはレーザ共振が起こる条件
において図２に示すように、光の定在波１４の節が第３
層に位置する構成になっていることである。
け、あるいは、複数周期繰り返し構造として用いること
もでき、あるいは、面発光レーザの共振器として用いら
れる通常の量子井戸構造と混在した形で用いることもで
きる。本実施例で重要なことはレーザ共振が起こる条件
において図２に示すように、光の定在波１４の節が第３
層に位置する構成になっていることである。
【００１６】この条件を実現することによって、光のエ
ネルギーが小さい光の定在波の節が非線型光学効果を生
じないで光吸収を生じる第３層に来るため、光吸収の絶
対値を低減し発光効率を高くすることができる。
ネルギーが小さい光の定在波の節が非線型光学効果を生
じないで光吸収を生じる第３層に来るため、光吸収の絶
対値を低減し発光効率を高くすることができる。
【００１７】その条件を満たすために、第３層と第３層
の間隔を、第１層の量子井戸の励起子準位の１／２波長
かあるいは１／２波長の整数倍にし、ファブリペローの
共振器の間隔をこの励起子準位の１／２波長の整数倍に
している。なお、上記の例では第２層の厚さを４．０ｎ
ｍにしたが、これは電子や正孔がトンネルしうる厚さ、
すなわち、およそ２０ｎｍ以下の値を適宜選択すること
ができる。
の間隔を、第１層の量子井戸の励起子準位の１／２波長
かあるいは１／２波長の整数倍にし、ファブリペローの
共振器の間隔をこの励起子準位の１／２波長の整数倍に
している。なお、上記の例では第２層の厚さを４．０ｎ
ｍにしたが、これは電子や正孔がトンネルしうる厚さ、
すなわち、およそ２０ｎｍ以下の値を適宜選択すること
ができる。
【００１８】また、活性層３として従来知られているよ
うな半導体量子井戸構造を用いてもよい。一方、図１に
示されているように、光の定在波の腹を活性層に位置さ
せることによって発振効率を向上することができる。上
記の説明では第１層と第３層の量子井戸の幅を変えて量
子準位に高低差を設けているが、第１層と第３層の量子
井戸の幅を同一にし、第１層の禁制帯幅を第３層の禁制
帯幅より大きくすることによっても実現できる。
うな半導体量子井戸構造を用いてもよい。一方、図１に
示されているように、光の定在波の腹を活性層に位置さ
せることによって発振効率を向上することができる。上
記の説明では第１層と第３層の量子井戸の幅を変えて量
子準位に高低差を設けているが、第１層と第３層の量子
井戸の幅を同一にし、第１層の禁制帯幅を第３層の禁制
帯幅より大きくすることによっても実現できる。
【００１９】（第２実施例）図３（Ａ）、（Ｂ）は、第
２実施例の可飽和吸収層の構成説明図である。この図
（Ａ）は構成を、（Ｂ）はエネルギーバンドを示してい
る。この図において、２１は第１層、２２は第２層、２
３は第３層、２４は光の定在波である。
２実施例の可飽和吸収層の構成説明図である。この図
（Ａ）は構成を、（Ｂ）はエネルギーバンドを示してい
る。この図において、２１は第１層、２２は第２層、２
３は第３層、２４は光の定在波である。
【００２０】この実施例のＴＢＱの基本構造は、第１の
禁制帯幅を有し、励起子の存在が可能な第１の厚さを有
するＧａＡｓからなる第１の物質の第１層２１と、第１
の物質の伝導帯の底よりもエネルギー的に高い伝導帯の
底をもち、電子のトンネルが可能な第２の厚さを有する
ＡｌＧａＡｓからなる第２の物質の第２層２２と、第２
の物質の伝導帯の底よりもエネルギー的に低いＸ点にお
ける伝導帯の底Ｘと、第２の物質の伝導帯の底よりもエ
ネルギー的に高いΓ点における伝導帯の底をもつＡｌＡ
ｓからなる第３の物質の第３層２３とが積層された積層
体によって構成され、第１層２１の両側面に第２層２２
が配設され、第１層２１の伝導帯中に電子の量子井戸が
形成され、この第１層２１と第２層２２からなる量子井
戸の少なくとも一側面に第３層２３を有し、第３層２３
に存在しうるＸ点における伝導帯中の電子の最低のエネ
ルギー準位が、第１層２１に形成される電子の最低の量
子準位よりエネルギー的に低く、かつ、そのハンドギャ
ップが第１層２１のバンドギャップより大きい積層体か
ら構成されている。
禁制帯幅を有し、励起子の存在が可能な第１の厚さを有
するＧａＡｓからなる第１の物質の第１層２１と、第１
の物質の伝導帯の底よりもエネルギー的に高い伝導帯の
底をもち、電子のトンネルが可能な第２の厚さを有する
ＡｌＧａＡｓからなる第２の物質の第２層２２と、第２
の物質の伝導帯の底よりもエネルギー的に低いＸ点にお
ける伝導帯の底Ｘと、第２の物質の伝導帯の底よりもエ
ネルギー的に高いΓ点における伝導帯の底をもつＡｌＡ
ｓからなる第３の物質の第３層２３とが積層された積層
体によって構成され、第１層２１の両側面に第２層２２
が配設され、第１層２１の伝導帯中に電子の量子井戸が
形成され、この第１層２１と第２層２２からなる量子井
戸の少なくとも一側面に第３層２３を有し、第３層２３
に存在しうるＸ点における伝導帯中の電子の最低のエネ
ルギー準位が、第１層２１に形成される電子の最低の量
子準位よりエネルギー的に低く、かつ、そのハンドギャ
ップが第１層２１のバンドギャップより大きい積層体か
ら構成されている。
【００２１】従来のＴＢＱ構造を可飽和吸収層として用
いた面発光光半導体装置においては非線型効果を生じな
い第３層に光の吸収があるため効率が高くないが、本実
施例においては、可飽和吸収層の第３層として、第１層
よりバンドギャップの広い材料を用いることにより、第
３層での光吸収を著しく低減することができる。ＡｌＡ
ｓはΓ点とＸ点の準位をもち、光遷移は広いΓ点におけ
るバンドギャップで生じ、励起子を構成していた電子の
引抜きは、第１層の基底量子準位より低いＸ点における
バンドで生じるため、極めて好適な特性を有している。
いた面発光光半導体装置においては非線型効果を生じな
い第３層に光の吸収があるため効率が高くないが、本実
施例においては、可飽和吸収層の第３層として、第１層
よりバンドギャップの広い材料を用いることにより、第
３層での光吸収を著しく低減することができる。ＡｌＡ
ｓはΓ点とＸ点の準位をもち、光遷移は広いΓ点におけ
るバンドギャップで生じ、励起子を構成していた電子の
引抜きは、第１層の基底量子準位より低いＸ点における
バンドで生じるため、極めて好適な特性を有している。
【００２２】しかし、第３層として、第２の物質の伝導
帯の底よりもエネルギー的に低い伝導帯の底をもち、伝
導帯中の電子の最低のエネルギー準位が第１層に形成さ
れた電子の最低の準位よりエネルギー的に低く、バンド
ギャップが第１層のバンドギャップより大きいという条
件を充足すれば、Γ点とＸ点の準位をもたない他の半導
体材料でも用いることもできる。
帯の底よりもエネルギー的に低い伝導帯の底をもち、伝
導帯中の電子の最低のエネルギー準位が第１層に形成さ
れた電子の最低の準位よりエネルギー的に低く、バンド
ギャップが第１層のバンドギャップより大きいという条
件を充足すれば、Γ点とＸ点の準位をもたない他の半導
体材料でも用いることもできる。
【００２３】この構成をもつ可飽和吸収層を用いた面発
光半導体レーザ装置（その構成は概ね図１に示されたも
のと同様である）において、活性層から発生する光がフ
ァブリペロー共振器内で共振を起こしたときに光の定在
波の腹を可飽和吸収層の第３層に位置させるようにする
ことによって変調強度を増大することができる。
光半導体レーザ装置（その構成は概ね図１に示されたも
のと同様である）において、活性層から発生する光がフ
ァブリペロー共振器内で共振を起こしたときに光の定在
波の腹を可飽和吸収層の第３層に位置させるようにする
ことによって変調強度を増大することができる。
【００２４】すなわち、外部から制御光が可飽和吸収層
に照射されていないときは、定在波の腹の位置が第３層
から外れているが、動作光の照射によって屈折率が変化
すると、最も光強度が強く吸収量が多い定在波の腹の位
置が吸収のない第３層にずれるため、可飽和吸収による
レーザ発振の制御が相乗的効果を奏してより明瞭に現れ
る。
に照射されていないときは、定在波の腹の位置が第３層
から外れているが、動作光の照射によって屈折率が変化
すると、最も光強度が強く吸収量が多い定在波の腹の位
置が吸収のない第３層にずれるため、可飽和吸収による
レーザ発振の制御が相乗的効果を奏してより明瞭に現れ
る。
【００２５】また、第１実施例におけると同様である
が、この可飽和吸収層を用いた面発光半導体レーザ装置
において、活性層から発生する光がファブリペロー共振
器内で共振を起こしたときに光の定在波の腹が活性層に
位置させることによって、しきい値を低減し、発光効率
を向上させることができる。
が、この可飽和吸収層を用いた面発光半導体レーザ装置
において、活性層から発生する光がファブリペロー共振
器内で共振を起こしたときに光の定在波の腹が活性層に
位置させることによって、しきい値を低減し、発光効率
を向上させることができる。
【００２６】上記の可飽和吸収層は、第１層とそれを挟
む第２層とその少なくとも一側面に配置された第３層か
らなる構造が一周期だけのもの、あるいは、複数周期繰
り返されたものでもよい。あるいはまた、通常の量子井
戸構造と混在した形でもよい。そして、第３層と第３層
の間隔を第１層の量子井戸の励起子準位に共鳴する光の
波長の２分の１かあるいは１／２波長の整数倍にするこ
とができる。
む第２層とその少なくとも一側面に配置された第３層か
らなる構造が一周期だけのもの、あるいは、複数周期繰
り返されたものでもよい。あるいはまた、通常の量子井
戸構造と混在した形でもよい。そして、第３層と第３層
の間隔を第１層の量子井戸の励起子準位に共鳴する光の
波長の２分の１かあるいは１／２波長の整数倍にするこ
とができる。
【００２７】この実施例の面発光半導体レーザ装置にお
いては、電極コンタクト層としてｎ型ＡｌＧａＡｓとｐ
型ＡｌＧａＡｓを用い、可飽和吸収層を形成する第１層
として厚さ２．８ｎｍ ＧａＡｓ、第２層として厚さ
４．０ｎｍのＡｌＧａＡｓ、第３層として厚さ２５ｎｍ
のＡｌＡｓ、活性層としてｐ型ＡｌＧａＡｓ、ｎ型電極
としてＡｕ／Ｓｎ、ｐ型電極としてＡｕ／Ｃｒを用いて
いる。また、ｐ型ＡｌＧａＡｓの活性層に代えてＡｌＧ
ａＡｓ／ＡｌＡｓからなる半導体多層を用いることもで
きる。
いては、電極コンタクト層としてｎ型ＡｌＧａＡｓとｐ
型ＡｌＧａＡｓを用い、可飽和吸収層を形成する第１層
として厚さ２．８ｎｍ ＧａＡｓ、第２層として厚さ
４．０ｎｍのＡｌＧａＡｓ、第３層として厚さ２５ｎｍ
のＡｌＡｓ、活性層としてｐ型ＡｌＧａＡｓ、ｎ型電極
としてＡｕ／Ｓｎ、ｐ型電極としてＡｕ／Ｃｒを用いて
いる。また、ｐ型ＡｌＧａＡｓの活性層に代えてＡｌＧ
ａＡｓ／ＡｌＡｓからなる半導体多層を用いることもで
きる。
【００２８】また、この実施例においては半導体の積層
構造の両側面にＳｉＯ2 やＴｉＯ2 などの誘電体膜を４
分の１波長の厚さづつ交互に積層した誘電体多層膜を用
いて鏡を形成することによってファブリペロー共振器を
形成した。
構造の両側面にＳｉＯ2 やＴｉＯ2 などの誘電体膜を４
分の１波長の厚さづつ交互に積層した誘電体多層膜を用
いて鏡を形成することによってファブリペロー共振器を
形成した。
【００２９】前述の各実施例では、ＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓ系について説明したが、この他、従来知
られている化合物半導体から、本発明の要旨とする条件
を充足する材料を適宜選択して使用することができるこ
とはいうまでもない。
Ａｓ／ＧａＡｓ系について説明したが、この他、従来知
られている化合物半導体から、本発明の要旨とする条件
を充足する材料を適宜選択して使用することができるこ
とはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＴＢＱを可飽和吸収層として用いる光半導体装置におい
て、可飽和吸収に寄与しない第３層での光吸収を減少さ
せることができ、変調強度を増大することができ、さら
に、しきい値を低減して発光効率を向上させることがで
きるため、光変調技術分野において寄与するところが大
きい。
ＴＢＱを可飽和吸収層として用いる光半導体装置におい
て、可飽和吸収に寄与しない第３層での光吸収を減少さ
せることができ、変調強度を増大することができ、さら
に、しきい値を低減して発光効率を向上させることがで
きるため、光変調技術分野において寄与するところが大
きい。
【図１】本発明の第１実施例の光半導体装置の構成説明
図である。
図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は第１実施例の可飽和吸収層の
構成説明図である。
構成説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は第２実施例の可飽和吸収層の
構成説明図である。
構成説明図である。
１ 可飽和吸収層 ２ ｐ型電極コンタクト層 ３ 活性層 ４ ｎ型電極コンタクト層 ５、６ 反射鏡 ７ ｐ型電極 ８ ｎ型電極 ９ 光の定在波
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の禁制帯幅を有し励起子が存在しう
る厚さを有する第１の物質の第１層と、第１の物質の伝
導帯の底よりもエネルギー的に高い伝導帯の底をもち電
子がトンネルできる厚さを有する第２の物質の第２層
と、第２の物質の伝導帯の底よりもエネルギー的に低い
伝導帯の底をもつ第３の物質の第３層を含み、両側面に
第２層が配設された第１層の伝導帯中に電子の量子井戸
が形成され、該量子井戸の外側の少なくとも一方に、伝
導帯中の電子の最低のエネルギー準位が、第１層に形成
される電子の最低の量子準位よりエネルギー的に低い第
３層が配設された積層体からなる可飽和光吸収層と光を
発生する活性層がファブリペロー共振器内に形成されて
なり、該活性層から発生する光が該ファブリペロー共振
器内で共振するときに、光の定在波の節が該可飽和吸収
層の第３層に位置することを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項２】 第１の禁制帯幅を有し励起子が存在しう
る厚さを有する第１の物質の第１層と、第１の物質の伝
導帯の底よりもエネルギー的に高い伝導帯の底をもち電
子がトンネルできる厚さを有する第２の物質の第２層
と、第２の物質の伝導帯の底よりもエネルギー的に低い
伝導帯の底をもつ第３の物質の第３層を含み、両側面に
第２層が配設された第１層の伝導帯中に電子の量子井戸
が形成され、該量子井戸の外側の少なくとも一方に、伝
導帯中の電子の最低のエネルギー準位が、第１層に形成
された電子の最低の量子準位よりエネルギー的に低く、
そのバンドギャップが第１層のバンドギャップより大き
い第３層が配設された積層体からなる可飽和光吸収層と
光を発生する活性層がファブリペロー共振器内に形成さ
れてなることを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項３】 活性層から発生する光がファブリペロー
共振器内で共振を起こしたときに光の定在波の腹を可飽
和吸収層の第３層の位置にずらすことを特徴とする請求
項２記載の光半導体装置。 - 【請求項４】 活性層から発生する光がファブリペロー
共振器内で共振したときに光の定在波の腹が活性層に位
置することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
れか一つに記載の光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27738291A JPH05121825A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27738291A JPH05121825A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121825A true JPH05121825A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17582752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27738291A Withdrawn JPH05121825A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05121825A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007192680A (ja) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Toyota Motor Corp | 光エネルギ吸収量測定方法及び測定装置、ならびに光エネルギ吸収量制御方法及び制御装置 |
| JP2008130667A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Sony Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP27738291A patent/JPH05121825A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007192680A (ja) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Toyota Motor Corp | 光エネルギ吸収量測定方法及び測定装置、ならびに光エネルギ吸収量制御方法及び制御装置 |
| JP2008130667A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Sony Corp | 半導体レーザ装置 |
| US7873092B2 (en) | 2006-11-17 | 2011-01-18 | Sony Corporation | Laser diode |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |